CN101229685A

CN101229685A - 实体成像设备和方法

Info

Publication number: CN101229685A
Application number: CNA2008100034746A
Authority: CN
Inventors: C·R·斯佩里; 小丹尼斯·F·迈克纳马拉; S·M·斯科特; C·W·赫尔; J·帕塔嫩; M·穆杰德赫; W·J·帕帕斯; R·O·格雷戈里二世
Original assignee: 3D Systems Inc
Current assignee: 3D Systems Inc
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: CN101229687A; CN101229688A; CN101626881A; CN101626881B; CN101229686A; CN101229688B; CN101229685B; CN101229687B

Abstract

提供了一种实体成像设备，其包括含构建材料源的可更换料筒和用于将构建材料从料筒分层传送到图像平面中构建物表面的可伸出和缩回的柔性传送膜。使用该设备的操作者只需移除用完的料筒并用新的料筒更换就可以基本不中断地继续实体成像。该设备还包括抽出和插入成像器而无需操作者进行单独对准步骤的能力。附装到传送膜并形成料筒部件的刷子能够层内移除多余的未固化构建材料。如果期望，该设备可以产生完全反应的构建物。高强度UV源在各层之间固化构建物。注塑成型的构建垫设计成将构建物保持在翻转位置中用于改善构建。本发明还提出倾斜构建物升降机以减小空气捕获和从图像平面释放构建物。

Description

实体成像设备和方法

技术领域

本发明涉及实体成像设备和方法。

背景技术

实体成像设备已经被用于产品开发模型的快速原型设计，并在最近以来用于制造操作。实体成像设备通常通过响应于计算机控制而暴露到辐射来从可熔粉末或可光固化液体产生三维目标。表示三维目标的薄横截面层的数据向计算机提供控制参数，以用于通常分层自动化构建目标的程序。适合于实体成像的激光器或其它辐射源顺序照射构建材料的单个薄层，响应于此材料一层一层转换成固体而生成实体成像产品。

实体成像有时称为“快速原型设计制造”并包括诸如光固化成型(stereolithography)、激光熔结、喷墨打印等的不同技术。用于实体成像的粉末、液体和其它材料有时称为“构建材料”，而实体成像产生的三维目标有时称为“构建物”、“部件”和“实体成像产品”，其可以包括各种形状。构建物通常在称为“构建垫”或“构建平台”的表面上制备，所述表面可以升高或降低以使构建物的表面与成像辐射接触。暴露构建材料的区域有时称为“构建平面”或“图像平面”。

尽管开发了各种用于实体成像的设备和方法，仍然还有很多缺点有待解决。用于进行实体成像的设备和方法倾向于在某种程度上具有过多运动部件和复杂系统的特征，这些可能需要大量的努力来保养、维护和运行。激光成像和UV成像系统倾向于成本很高，使得这些系统无法用于许多应用。用于对准辐射源和图像平面的复杂繁琐的对准步骤降低了效率，增大了成本。在光固化成型中使用的大量液体树脂很昂贵且可能被固化树脂块污染。实体成像设备通常产生“绿色”三维产品，其中未固化的构建材料润湿表面并使产品有粘性，从而在整个构建物中完全固化产品之前需要清洁。

期望提供减小保养和维护问题并且操作更简单、成本更低和更加高效的实体成像系统和方法。

发明内容

本发明涉及从头开始完全重新设计的实体成像设备和方法，其具有多个子组件以提供改进的系统，包括容纳构建材料的可更换料筒组件、用于将构建材料从料筒分层传送到构建平面的传送表面、以及附装到传送表面以在施加各层之间从构建物移除多余的未固化构建材料的清洁组件。本发明的料筒在存储或传送期间不会溅出，对光密封，且直到插入设备中并由操作者接通才会启动来分配构建材料。系统操作者只需要移除用完的料筒并用容纳新构建材料的新料筒更换，丢弃或回收利用用完的料筒。

在料筒的一个具体实施例中，柔性膜通常用作传送表面。料筒提供容纳构建材料的壳体、用于将构建材料供应到膜的泵、用于存储膜的内部组件、以及与外部电机配合来用构建材料涂覆膜、伸出膜和缩回膜的清洁组件。膜附装到清洁组件，通过该清洁组件来伸出膜。清洁组件包括接触构建物的刷子，用于在缩回膜时移除多余的未固化构建材料，并将多余的未固化构建材料返回到料筒壳体进行过滤和重新使用。

本发明提供用于实体成像设备的成像器组件，其中成像器组件包括固定附装到成像器的对准夹具，用于将成像器精确安装到实体成像设备。该设备的操作者可以在没有附加复杂对准步骤的情况下简单地移除和更换成像器。成像器从下方照射构建物。

本发明包括在约600瓦范围中的高强度UV灯以及用于气流的相关冷却通道，该UV灯从底部照射构建物以在成像和清洁之后对部件的每层进行固化操作。由该设备产生的构建物具有大大减小粘性或者没有粘性，并可以在设备内以完全固化的状态产生。

在一个实施例中，构建垫在一侧包括形成栅格的升高的不连续表面，在该栅格上可以构建用于构建物支撑表面的格子，以提高对构建部件的结合并使部件能够更好地构建在上下颠倒位置中。将构建物保持在上下颠倒位置中通过使构建物上具有较少的多余未固化构建材料而有助于构建过程。构建垫在相反一侧上包括形成栅格的升高的不连续表面，该栅格用于在真空下抵靠地面上的平金属构建平台支撑构建垫。绕此构建垫侧的周边包括真空密封。

在另一实施例中，构建垫可透射固化辐射且不包括真空支撑栅格，并且构建平台是通过构建垫向构建物和支撑件施加不受阻碍的固化辐射的支架。在此实施例中，设置多个相对较低瓦特数(在100瓦左右)的UV组件用于层内固化，正常情况下没有更高强度的UV源。

升降臂组件减小了空气混入构建物中的可能性并方便构建物从传送表面的分离。当构建垫接近图像平面中的传送表面上的构建材料时，独立操作的升降臂使用于构建垫的保持框架和支撑平台稍稍倾斜。接近时的倾斜提供了空气逸出的路径。在成像发生之后将构建物从传送表面提升离开的同时倾斜构建平台便于将构建物从传送表面分离。

具有传送表面的料筒组件、涂覆和清洁组件、构建材料、成像器组件和附加的固化后组件、构建垫和栅格、具有倾斜特征的升降组件、以及其它组件和特征配合来促使通过实体成像生产更干、更清洁、更精确和充分固化的构建物。传送表面使得本发明能够用于柔性传送成像设备中。如果需要，料筒、成像器和固化后组件、构建垫、升降组件和附加的特征可以组合在小型形式中，包括桌面建模器形式。

于是，除了其它之外，本发明提供了用于柔性传送实体成像的桌面建模器，以在单个容器中提供可移除和可更换的构建材料和传送模的可消耗元件。本发明提供了一种桌面建模器，其可以制造需要较少构建后清洁和固化的构建物，并可以生产充分反应、没有粘性的构建物。本发明还提供可以单独适用于其它实体成像设备和方法的多个子组件。

在结合附图考虑本发明的以下详细说明时，将更清楚本发明的上述及其它优点和特征以及其实现的方式，这些附图示出本发明的柔性传送桌面建模器的优选和示例性实施例。

附图说明

图1是从观察者的右上侧观察到的用于本发明设备的壳体的立体图；

图2是本发明设备移除外部壳体的立体图，示出安装在内部支撑框架元件上的相关内部元件组件；

图2A是图2的设备逆时针旋转的立体图，以提供从观察者左上侧的前视图；

图3是本发明对图2设备的替代设备的立体图；

图4是本发明的料筒的一个实施例从右后的立体图并示出锁定机构；

图4A是图4的料筒的立体图，示出锁定件的开口；

图5是图4的料筒的后平面图；

图6是图4的料筒以及用于将构建材料涂覆到传送表面和缩回传送表面的联接件的后平面图，此外还示出转阀旋转到用于构建材料的流动位置；

图7和8是从图4的料筒的后壁侧的局部平面图；

图9是图4的料筒的后壁从弹簧支架锁定件下方所取并向上观察到的剖视图；

图10是对图4替代的料筒和锁定机构的前平面图；

图11是图10的设备的一部分的局部立体图；

图12是图10的设备的后部的局部立体图；

图13是图12所示设备的一部分的立体图；

图14和15是图12所示设备与设备附加部分关系的顺序剖视平面图；

图16是本发明的料筒的底侧从右下的局部立体图；

图17是本发明的料筒的所选实施例可以插入的框架的局部立体图；

图18是图17的设备的局部侧剖视图；

图19是图3所示支撑料筒的框架的底板的仰视局部立体图，示出用于密封件的铰接壳体，该密封件用于接合料筒底板并确保对料筒的气动连接；

图20是从图3所示料筒框架的底板下方所取的图19所示铰接密封件壳体的底侧局部立体图，示出附装到料筒框架底侧接合壳体的片簧；

图21和22是从图20的料筒框架底板、片簧和铰接密封件壳体侧的局部平面图，在图21中示出当密封件壳体接合插入框架的料筒时的密封件壳体，在图22中示出当料筒完全插入时处于合适位置的壳体；

图23是图4的料筒的顶部局部立体图，其中移除了盖子并示出层内清洁组件、用于缩回传送表面的接触辊组件、以及用于将构建材料涂覆到传送表面的涂覆辊组件；

图24是与图23相似的视图，示出从料筒部分伸出的层内清洁组件和传送表面；

图25是图23和24的单独元件的立体图；

图26和27分别是图23和24的料筒的上段的局部侧剖视平面图；

图28和29是穿过图10的料筒的横截面顺序平面图，分别示出在没有用构建材料涂覆情况下的传送表面的伸出以及在从传送表面刮除和回收构建材料的情况下传送表面的缩回；

图30和30A是本发明的底盘组件的立体图；

图31和32是当料筒面对图2的设备的前方时从料筒前方所取的图25的料筒的截面的底侧的左上方顺序视图并示出转阀，该转阀在图31的打开位置中用于控制构建材料的流动，并旋转到图32中的关闭位置；

图33和34是分别沿着图31的线33-33和图32的34-34所取的顺序剖视平面图；

图35是图4料筒的下段的局部切除局部剖视图，示出主构建材料存储器、用于构建材料的隔膜泵、以及供应到位于下段上方的构建材料托盘存储器的管道；

图36是隔膜泵和用于控制到泵的构建材料流的簧片阀的立体图；

图37是从组件的料筒侧所取的层内清洁组件的一个实施例的右上立体图；

图37A是图37的层内清洁组件的局部横截面视图，示出当多余的未固化构建材料被移除和收集以重新使用时另外穿过构建物的截面；

图38是示为从料筒伸出到图像平面上方的层内清洁组件的另一实施例的顶部立体图；

图38A和38B是图38的设备的一部分的局部立体图；

图39是示为随传送膜伸出的本发明的层内清洁组件的另一实施例的顶部立体图；

图40A至40E是示出图39的层内清洁组件在本发明的料筒中的密封的一系列剖视图和平面图；

图40F和40G示意性示出图40至40E的层内清洁组件分别在用于从组件的元件清除构建材料的位置和用于从组件自身清除构建材料的位置中；

图41是从与固定层内清洁组件以伸出传送膜的组件的与层内清洁组件相对侧的局部顶部立体图；

图42是类似于图41的逆时针旋转的视图，以示出将层内清洁组件固定到牵引电机组件；

图43是在用于固定层内清洁组件的直立未固定位置中从图41所取的电机组件的杠杆臂的前平面图；

图44是图43的杠杆臂沿图43的线44-44所取的侧剖视平面图；

图45是类似于图43的前平面图，示出旋转到固定位置的杠杆臂；

图46是图45的杠杆臂沿图45的线46-46所取的侧剖视平面图；

图47是对应于图3的本发明的替代实施例的顶部平面图；

图48是本发明的设备与图3和47的实施例相关的一部分的局部立体图；

图49是本发明的设备的单独的图像平面、图像平面支撑框架和料筒从图2所取的顶部立体图，其从左上侧观察到；

图49A是类似于图49的视图，此外还示出层内清洁组件和用构建材料涂覆的附装传送膜；

图49B是类似于图49和49A的视图，此外还示出完全伸出的层内清洁组件、完全伸出的涂覆的传送膜、以及从构建材料层的底侧在膜上成像；

图49C是类似于图4B的视图，此外还示出与膜上的构建材料接触并由构建平台组件保持就位的构建物；

图49D是类似于图5的立体图，示出在传送膜上成像构建材料层之后将传送膜和层内清洁组件缩回料筒中；

图50、50A和50B是图像平面、图像平面支撑框架、传送膜、以及从料筒伸出到图像平面上方的层内清洁组件的前平面序列图；

图51和52是从图50B的位置开始的类似于图50、50A和50B的前平面序列图，此外还在图51中示出接合传送膜上的构建材料以进行固化的构建物和平台组件，并在图52中示出从图像平面升高以由层内清洁组件进行层内清洁的构建物；

图53是示出安装在支架中的传送膜的一端的局部立体图；

图54是沿着图53的线54-54所取的平面剖视图；

图55是图像平面和图像平面支撑框架的右上前视立体图；

图55A是示出真空通道的图像平面支撑框架的一个角部的局部顶部立体图；

图55B和55C是示意性局部平面剖视序列图，示出将辐射透明图像平面布置在用于图像平面的支撑框架中；

图55D是从图2所示设备的下方和前方的局部右立体图，示出将传送膜的一端安装在支架中，并附装到本发明的层内清洁组件；

图56是图2的设备从右前方的局部立体图，示出插入构建平台组件中的构建平台，该组件除了构建平台之外还包括支撑框架、一对独立升降支架、以及用于将构建平台可靠附装到组件的真空供应器；

图56A是从擦如了构建平台的图56的构建平台组件的底侧的局部剖视平面图，示出用于支撑构建物的构建平台的底侧的升高的不连续结构，并且沿着图56C的线56A-56A的截面示出构建平台中的凹部，构建平台支撑框架的一段配合装入该凹部中；

图56B是图56的构建平台的左底侧立体图；

图56C是图56的构建平台组件的前平面图，示出固定到支撑框架的构建平台；

图57和57A分别是本发明的构建垫的替代实施例的上表面和下表面的立体图；

图58是本发明的替代构建平台的立体图；

图59是本发明的构建物和构建平台在接近图像平面时的平面剖视图；

图60是构建垫和用于构建物的支撑结构的平面图；

图61是本发明的升降组件的分解立体图；

图62和63分别是本发明的构建物和构建平台在进入图像平面和提升离开图像平面时的平面剖视图；

图64、64A和64B是本发明的成像器组件和对准夹具的分解立体图；

图65和66是示意性顺序平面图，这些平面图通过旋转图2的设备而从该设备的右侧取得，在图65中示出了经由用于交叠图像的镜子组件照射辐射透明图像平面的数字光处理(DLP)成像器，然后在图66中示出缩回通过高强度UV组件照射图像平面以进行成像后固化的一个镜子；

图67和67A是局部剖开的图像平面和安装到UV组件顶部的用于图像平面的框架从观察者的左侧观察图2的设备的前部的顶部顺序立体图，在图67中示出可缩回的镜子，并在图67A中示出镜子的缩回以由UV组件照射图像平面；

图67B是从图67A的UV组件的右前角内观察到的局部立体图，从图像平面下方并面对最左边的橡胶辊轮示出图67A的缩回的镜子，该辊轮抵靠摩擦表面旋转以缩回和伸出镜子；

图68是从图67B所取的示意性局部侧平面剖视图，示出带齿橡胶辊轮、驱动电机M、摩擦表面、镜子支撑框架、以及镜子缩回轨道；

图69是本发明的用于构建物两侧的二次固化UV曝光的卤灯组件的立体图；

图70是本发明用于通过构建平台进行二次固化UV曝光的罩组件的立体图。

在所有附图中相应标号指示相应部件。

具体实施方式

参考附图和下述变型中示出的具体实施例可以最好地理解本发明。虽然这样描述本发明，但是应该认识到本发明并不限于附图所示实施例。相反，本发明包括可以包含在所附权利要求限定的本发明的范围和精神内的所有替代、修改和等同方案。

图1在立体图中以99总体示出用于本发明的桌面建模器的壳体的一个实施例。壳体99包括右手铰接门102和左手铰接门104。用于门102的铰链可以在106处看到。门102分别在门面和顶部设有把手110、114，门104分别在门面和顶部设有把手112、116。应该认识到可以有利地使用很多种这样的布置，主要的要求是在操作期间壳体不允许光进入，或者至少在使用该设备的情况下。轨道118设置在门上，该轨道可以包含信号灯，例如控制器响应发光二极管(LED)，以例如当形成构建物时或当完成构建物时，或者当锁上或解开门以提供访问时，指示设备的各个操作阶段。

壳体99还包括右外侧面板122和左外侧面板124以及顶面板126。电控制面板128设置在设备后部中。壳体元件通常用金属板制备，包括不锈钢，尽管也可以使用其它材料。用于强制空气冷却的多个通风口之一在130处设置在右侧面板122中。通风口130是用于设备的成像器的两个强制通风口之一，其可以在随后的图中看到。

图2和2A以100总体示出且图3以101总体示出本发明的实体成像设备的替代实施例的立体图，其中移除了选择的壳体元件以看到内部。图2和3的视图是从观察者的右上侧看到的设备的正面。图2A的视图是将图2的视图逆时针旋转得到的，以提供从观察者的左上侧看到的前视图。这些设备是用于柔性成像的桌面建模器，并且内部的视图示出相关安装在支撑框架元件上的内部元件组件。应该认识到虽然这里描述和示出柔性传送桌面建模器，但是本发明包括具有不同于所示桌面建模器应用的多个特征、元件和子组件。此详细说明给出本发明的多个子组件和附加方面的例子和说明，并且可以在不偏离所附权利要求阐述的本发明的范围的情况下进行各种修改和变化。

还应该理解，桌面建模器100、101是计算机控制设备，并且操作者的计算机控制站经由电子面板通信连接到建模器，以控制其和各个子组件的操作，这些都未在此示出。

图2、2A和3示出建模器实施例的多个主要操作元件子组件，为方便容易定位将这些在图2、2A和3中标为子组件。应该认识到，图2、2A和3中标出的单独的元件可以仅仅是子组件的多个元件之一，在此情况下该元件可以在后面详细示出该子组件的附图中用不同的标号表示。

图2和2A所示的子组件包括：

1)外部框架元件，包括支撑柱132、底板134、上水平支撑件136和下水平支撑件137、上帽138、以及带槽后壁139，在该后壁139上安装有未示出的电子面板；

2)用于本发明子组件的内部框架元件，包括大体在前后和上下方向上延伸且用于支撑多个子组件的左壁140和右壁142、以及大体在横向方向上延伸且支撑成像器1100(图2A)的竖直壁143，左壁140和右壁142具有用于强制空气循环和电子通道的多个切口部分；

3)提供构建材料源的独立可移除和可更换料筒组件200′、层内清洁组件300、以及用于传送构建材料的可伸出且可缩回的传送膜400，料筒组件安装到如图1所示的框架500中，该框架500包括用于缩回层内清洁组件300和传送表面400的电机524、以及用于将构建材料涂覆到传送表面400的电机526；

4)像平面组件600，传送表面400跨越该像平面组件600延伸以传输用于成像的构建材料，实体成像和固化后辐射通过该像平面组件600到达构建表面；

5)构建平台和框架组件700；

6)升降组件，包括一对左右独立操作的升降臂900和1000，用于相对于像平面组件600升高和降低构建平台组件700；

7)用于将辐射供应到构建物以构造构建物的成像器组件1100，其经由安装支架1102中的舌部和凹槽配合安装到竖直内结构壁143；

8)用于成像器1100的多个通风组件1300之一，一个在图1中的右边，一个在图2中的左边；

9)由UV屏蔽件1400和壁1402形成的镜像盒1400、1402(图65、66和67)，其容纳一对镜子并在屏蔽件1400中包括UV参考光电二极管1401，且在图2A中包括用于伸出和缩回镜子之一的电机1425，这一对镜子将图像从成像器传输到像平面；

10)高强度紫外光源UV盒1500，用于在后的分层固化构建物；以及

11)用于UV光源1500的多个通风组件1600的一个实施例。

图3的实施例中示出的子组件或子组件部分包括：

1)作为外部框架元件的底板134′，为了清楚已经移除了外部框架的其余部分；

2)作为内部框架元件的竖直壁143′，其大体在横向方向上延伸且支撑成像器1100(图2)，为了清楚已经移除了内部框架的其余部分；

3)提供构建材料源的独立可移除和可更换料筒组件200′、层内清洁组件(在此视图中未示出)、以及用于传送构建材料的可伸出且可缩回的传送膜(在此视图中未示出)，料筒组件安装到框架500′中，该框架500′包括用于缩回层内清洁组件和传送表面的电机524″、以及用于将构建材料涂覆到传送表面的电机526″；

4)像平面组件600′，传送表面跨越该像平面组件600′延伸以传输用于成像的构建材料，实体成像和固化后辐射通过该像平面组件600′到达构建表面；

5)构建平台和框架组件700′；

6)升降组件，包括一对左右独立操作的升降臂900和1000，用于相对于像平面组件600′升高和降低构建平台组件700′；

7)用于将辐射供应到构建物以构造构建物的成像器组件1100，其经由安装支架1102中的舌部和凹槽配合安装到竖直内结构壁143′；

8)用于成像器1100的多个通风组件1300之一，一个在图1B中的右边，一个在左边(未示出，并类似于图2中的1300)；

9)用于将图像从成像器传输到像平面的固定镜组件1399，镜子如图13所示在1405和1407处相对于像平面定向；

10)用于在后分层固化构建物的紫外光源，包括安装到升降1501′的卤灯组件1500和罩组件1500″。

结合本发明的实践在下面所述的构建材料响应可见光和紫外范围中的光化学辐射。术语“实体成像辐射”在此用于指示使可光固化液体反应以产生固体的光化学辐射，无论是可见光或UV源或其它源。下述成像器提供了实体成像辐射，以在初始在可见光和紫外范围两者中将构建材料图像固化到构建表面上。这些成像器已经被改进来在该设备的极限内提供可见光和UV光，包括示出和讨论具体实施例的改进的商业数字光处理投射仪(DLP投射仪)。用于成像器的改进DLP投射仪产生比UV光更多的可见光，并且可以使构建材料适合从所使用的特定投射仪接收最大的好处。应该认识到成像器还可以基于UV源或不包括可见光的其它光化学实体成像辐射源制成，并使构建材料适合于这些源。

为了在初始图像后提供更充分或完全的反应构建物，用于后固化操作的实体成像辐射的光化学光源通常不提供可见光，而仅仅提供紫外光。这些UV源也在下面更详细描述。

现在转到对料筒的讨论，图4和4A以从后方的立体图在200处总体示出本发明的料筒的一个实施例。该料筒包括柔性联接件224和226，其可以是例如球驱动和六角轴联接件，并从盖子204和上段220之间的空间延伸以接合安装在料筒框架上的相应的电机524和526(图2和2A)。联接件和电机协作来使清洁组件300和传送表面400缩回而(图2和2A)进入料筒，并用新的构建材料涂覆传送表面。转阀203的用于控制料筒内部构建材料流动的末端从与下段250的顶部相邻的孔在料筒外部延伸，构建材料存储在下段250中。转阀203示为处于直立且关闭位置，并由弹簧锁定盘205固定。

在图3的实施例中示出的料筒200″在其球六角驱动联接件与电机524″和526″的相互作用方面具有某种相似设计并具有相似内部元件，如下面针对料筒内部进一步描述的。料筒200″不包括清洁组件300，而以下述方式操作来使用传送表面以从构建表面移除多余的未固化构建材料。料筒200″还示为具有可选的把手，该把手在图4和4A的料筒200中没有。

如图4和4A所示，一个实施例中的料筒可以包括具有装配件207的弹簧锁定盘205，该装配件207接合阀203以防止阀旋转到构建材料流动位置，直到盘被松开为止。该盘具有分别接合带齿联接件224和226的角装配件209和211，以防止传送膜或涂层缩回，直到弹簧锁定盘松开为止。弹簧锁定盘提供向下在盘上推动而松开，如图4A中的方向箭头所示。

图5和6是料筒后部的顺序平面图，并示出锁定盘的松开，该锁定盘由安装在从料筒壳体伸出的支架上的扭簧206偏压到与联接件224、226和阀205接合的锁定位置。

图7、8和9提供了锁定盘的更详细侧视图，示出其与料筒相互作用以启动和解锁料筒框架上的元件505。框架上的元件505接合锁定盘上的相应斜表面205，以在料筒完全插入料筒框架中时将锁定盘向下推。到料筒完全插入的时候，转阀和料筒上的联接件可充分旋转。该特征还可以结合图3的料筒实施例使用，并提供料筒的可靠运输和存放直到准备使用，而不会溅出构建材料。料筒对光进入完全密封，以对存放和在本发明设备中使用时保护构建材料。

图10和11示出从料筒前方而非后方锁定转阀203(图11)的替代方式。安装在转阀末端处的卡扣件(snap)262上的把手1900接合带齿构件1901，以防止阀转动直到操作者主动抓住把手并将其提升来躲开齿而将阀转到打开位置，由此消除上述实施例的弹簧支架锁定构件。

图10和11还示出壳体202′，该壳体具有分别与图4和4A中的250、220和204对应的盖子、上段和下段250′、220′和204′的相同的基本特征，并具有更圆滑和美观的外观。这些特征都在下面结合料筒内部和料筒操作详细讨论。

图12至15示出用于安装球六角柔性联接件并防止料筒工作直到完全插入用于桌面建模器上料筒的框架500、500′(图2和3)为止的替代布置。壳体上段220′中的支架224″和226″与下壳体中的相应支架具有与料筒中所含柔性联接件的六角部分上的齿1550′(图13)相对应的内部凹口1550。六角联接件由弹簧(图14中的1726、1826)偏压，以使齿1550′插入相应凹口1550中，从而防止接触辊和涂覆辊各自的轴1717、1728转动。当相应的球524′、526′插入六角联接件中时，克服弹簧推动六角联接件以不与凹口接触，从而松开能够进行旋转(图15)。此实施例的一个优点是六角联接件在料筒壳体内部。

图16示出从后方的右下角度看到的料筒壳体的底部250，并示出用于在内部空气流路1650将料筒连接到空气源的一个实施例，以操作隔膜泵而在料筒内循环构建材料和将构建材料传送到传送表面。隔膜泵位于所设室1350中，其特征和操作在下面详细描述。

图17和18示出通过图16的空气流路1650将空气供应到隔膜泵。当料筒插入其框架500(图17；如图3中所示的500′)时，连接到桌面建模器中空气泵、一般位于电子面板128(图1)中的相应空气探头1650′插入流路1650中。空气流路通过孔1352与料筒壳体250(图18；图10中的250′)的下部中的隔膜泵室278相连。

框架500(图3中的500′)在图17中示出，用于具有到隔膜泵的空气探头连接的实施例。当料筒插入框架中时，空气探头穿过框架后壁和框架底板530中的孔插入，并固定在框架底板中以接合空气流路1650(图16)。料筒还可以包括与框架上的读取器545对应在壳体上安装在柔性驱动电机联接件下方的射频识别标签，以识别构建材料和确保兼容性。

图19至22示出用于隔膜泵的空气供应的另一实施例。柔性空气供应管道1653(图19和20)从建模器背部处的电子元件面板128(图1)中所含的空气源(未示出)接收空气供应。空气供应管道1653在框架500(图17；图3中的500′)的底板530下行进。当操作者将料筒插入料筒框架中时，料筒接合位于框架底板中的杠杆臂制动器1654的弹簧偏压斜表面1652，以推动空气供应管道与隔膜泵(图36)上的空气接收孔1352连通(图21和22)。安装在支撑料筒的框架底板的底侧上的弹簧1655保持通过制动器1654行进的空气管道与料筒进行空气供应接触(图22)。

现在进行对料筒内部的详细讨论，读者应该认识到虽然参考图4的壳体实施例讨论内部元件，但是这些特征大体类似于图3和10的内部元件，除了图3的实施例不包括单独的清洁组件并具有下述用于清洁组件的替代物。

图23和24示出料筒壳体202，其中移除了盖子204并露出壳体上段220中的内部元件，这些内部元件包括具有辊刷314的层内清洁组件，该辊刷314可旋转安装在壳体320中以移除多余的未固化构建材料。多余的未固化构建材料可以通过旋转用于清洁的刷子或者使用压辊而移除，其中压辊用于回收多余的未固化构建材料来进行重新使用，如下面接合清洁组件的详细视图详细示出的。从构建表面移除的多余未固化构建材料与留在膜上的多余未固化构建材料一起可以被通入料筒的下段250并通过过滤器267(图25和26)，以移除颗粒来重新使用直到料筒被用完和更换。

接触辊230接触用于伸出和缩回的膜，并旋转联接到连接器224以通过电机524(图2和3)使膜受驱动缩回。涂覆影印辊240将构建材料涂覆到膜上。涂覆辊240被杆245驱动来涂覆膜，杆245由连接到电机526(图2和3)的联接件226驱动。在此视图中看不到的托盘存储器布置在涂覆辊的正下方以施加一定厚度的构建材料410到涂覆辊。如图23所示，膜被完全缩回，并且清洁组件被完全缩回到壳体中。如图24所示，膜被伸出并涂覆。

图25给出单独的涂覆辊的详细视图，以示出对涂覆到膜上的构建材料的厚度的控制。如图25所示，构建材料的厚度由接触辊230与涂覆辊的两端上的硬塑料止动盘242′和243′之间的距离确定。相邻两端242和243由与涂覆辊240相同的弹性体材料(通常是硅橡胶)制成，但是具有稍大的直径以与接触辊上的膜过盈配合，而作为驱动轮胎来克服膜的伸出转动涂覆辊。两端242和243是弹性的，并压缩到硬塑料止动件242′和243′的直径以控制涂覆到膜上的构建材料的厚度。

图26和27的剖视图还示出涂覆辊如何接合接触辊。致动杆245作为杠杆连接到含构建材料410的托盘存储器246和涂覆辊240。如图26所示，除非致动杆245被驱动，否则涂覆辊不会接触膜并且无法涂覆构建材料。当如图27所示向前推动杆时，存储和涂覆辊接合接触辊230上的膜400以随着膜的伸出而涂覆膜。

涂覆到膜上的构建材料层应该具有在膜上涂覆的基本均匀的深度，尽管该深度可以在每层中在特定上限和下限之间变化。传送膜上构建材料的厚度应该至少与构建过程中形成的相应横截面的层一样厚。如果涂覆到膜上的构建材料的层太厚，则构建物无法移动足够的构建材料来形成具有期望层厚的部件层。如果涂覆到膜上的构建材料层太薄，则构建物上形成的横截面将小于期望厚度，这可能毁掉构建物。一般而言，涂覆到膜上的层的深度的范围从约0.0045到0.0055英寸厚。在生产助听器壳体时，通常是从约0.002到0.0025英寸厚的较薄的层。

在构建过程中涂覆到构建物上的构建材料层的厚度有助于所生成的构建目标的分辨率。单独层的深度可以根据所构建的部件或生产阶段而各层不同。用于支撑结构的初始构建材料层有时更厚一些，而用于精细薄构建结构的层可能更薄一些。

两个主要因素确定涂覆到构建物上的构建材料层的厚度：传送膜的厚度以及在构建过程中涂覆到传送膜上的初始层和随后层的厚度。膜在正常情况下比构建材料层厚度稍厚，通常厚从约0.0005到0.0015英寸。膜厚可以跨越其跨度稍稍变化，尽管基本均匀的膜厚是期望的。

现在转到对料筒的内部元件的讨论，这些元件布置在料筒壳体的三个段中，图28和29示出通过料筒组件200的剖视图，以示出膜的伸出(图28)以及缩回和存储(图29)。虽然示出了清洁组件300，但是应该认识到此特征在图3的实施例中没有，如下面进一步示出，并且其余元件的操作和位置基本相同。

图28和29示出附装到料筒壳体的盖子204中膜400上的层内清洁组件300。图28示出膜从盖子204中与壳体的上段220相邻的开口伸出，以及在盖子和料筒壳体的上段之间及在壳体的上段和下段之间形成的密封件280。包括用于充分缩回的层内清洁组件的密封件在内的密封件防止构建材料的损失或者光(包括UV光)的污染。

料筒壳体的上段中的影印存储器246从壳体下段中的存放存储器290接收构建材料410，构建材料从影印存储器246传送到涂覆辊240，从而以上面结合图24至27所述的方式涂覆传送膜。

下壳体包括作为构建材料存储器的第一湿室290、以及用于隔膜泵(图36)的第三室278，第一湿室290由内壁291分隔以限定用于在料筒组装好时容纳底盘腿部276并存放所缩回的膜的第二干室，该隔膜泵用于将构建材料从存储器290传送到上段220以由涂覆辊242涂覆到传送膜400。当组装好时，底盘腿部276延伸穿过壳体的上段而进入下壳体中的干室，而涂覆辊242和接触辊230分别位于上壳体中。整个底盘在图30和30A中大体在275处透视示出。

图28和29还示出由料筒壳体的内壁291的尖锐上缘限定的刮除器260。该刮除器在膜缩回时接触膜，并从膜移除树脂，从而得到干净的膜。

壳体220的上段的底板221将从膜移除并从层内清洁组件获得的多余未固化构建材料通过弹性装配件252和254(图31)引导到开口转阀203，该转阀203使回收的构建材料通过到达料筒下段的构建材料存储器290。

通过过滤器267抽吸构建材料以通过位于壳体下段中在构建材料存储器下方的278处的第三泵室中的隔膜泵移除固体。隔膜泵在使用期间连续循环构建材料以保持均匀性。

图30和30A透视示出膜底盘275，在该膜底盘275上安装有接触辊230、涂覆辊242和影印存储器246(图28和29)。底盘具有多个细长腿部276和位于每个腿部中的细长纵槽276′，该纵槽提供用于从动杆265的轨道，膜绕该轨道行进到其与接触辊相邻的终点。从动杆在膜伸出或缩回时对膜提供张力。缩回电机524(图2)使位于每个腿部276的外部上且附装到惰杆279的卷取带277将从动杆265沿着槽向下拉以缩回膜。

图31至34示出转阀203的操作，其中从底侧向上看料筒上段220的底部来观察阀。阀203的两端穿过壳体下段250(图4；图10中的250′)中的开口伸出，一端262伸出来接合阀把手(参见图2、3以及图10中的元件1900)，而相反一端264在图4的实施例中伸出来接合弹簧锁定支架205(在图10的实施例不需要锁定支架，该相反一端则靠在锁定阀把手上)。

处于打开位置的阀203与下段(在此视图中未示出)中的构建材料存储器建立流动连通，以返回未使用的构建材料。在其关闭位置中，阀密封构建材料进入或从湿的下段出来的流动。未使用的构建材料来自于构建物(通过用清洁组件300或膜移除)以及其上留有未使用构建材料的缩回膜自身。未使用的构建材料经由通过开口253行进到在阀和料筒的上段之间装配到底板256中的弹性装配件252、254。

提供管道258以将构建材料从存储器供应到上段(在此视图中未示出)中的影印托盘246。在图31和33中该阀示为流动连通。当阀处于如图32和34中的关闭位置时，将该管道抵靠从上段底侧伸出的支撑构件260夹紧，并抵靠弹性构件252和254密封以防止到或来自下段中存储器的流动。

应该注意到料筒组件用穿过开口253来自顶部(在盖子移除的情况下)的构建材料填充。或者，如图所示可以提供孔269，通过该孔可以填充构建材料，然后用帽部密封。

图35和36更详细示出隔膜泵1350。隔膜泵将构建材料410(图28和29)从壳体200的第一湿室290泵送到涂覆存储器246。泵位于构建材料存储器(第一湿室290)下方的第三室278中，以使用重力来实现到泵的构建材料流，由此确保容纳在湿段中的所有构建材料可以在料筒被更换或丢弃之前被消耗。

隔膜泵具有空气入口1352(图36)，用于致动隔膜缩回件1354以推动泵中的构建材料通过管道258而进入影印存储器246中。当没有空气时，构建材料的重量抵靠簧片阀1355推动通过湿室(未示出)的底部中的槽，以用构建材料填充泵腔并抵靠泵盖使隔膜变平。簧片阀允许构建材料从湿室流动到泵，但不允许流回到湿室中类似地，设置在到涂覆存储器的管道中的构建材料出口中的球止回阀1356允许来自泵的流动通过管道到达涂覆存储器，但防止流回到泵中。

为了驱动隔膜进行泵送，空气通过孔1352供应并冲击隔膜1354，以向上推动隔膜并迫使构建材料通过构建材料管道258到达上段中的涂覆组件存储器246。脉动空气接通和断开连续充满和放空泵腔，以将构建材料传送到存储器。

当将料筒输送到用户时，隔膜泵用构建材料充满并且转阀把手处于关闭位置。用于构建材料流的转阀开口将转动到侧面，以夹紧流动管道并防止通过管道流到壳体上段。阀把手无法用于转动转阀，除非被解锁(图10)，或者料筒组件被完全插入桌面建模器中并且弹簧夹接合料筒框架(图4A)的后壁上的装配件。这些特征同下述与清洁组件和壳体段的连接相关的其它密封特征一起大大减小了构建材料从料筒泄漏的可能性。

当旋转到关闭位置时，阀夹紧从隔膜泵到涂覆存储器的管道，并防止流体进入存储器，即使其可以越过停止的隔膜泵的簧片阀和止回阀(这是非常不可能的)。当被致动时，向隔膜泵供应空气，转阀松开流体管道，并且该阀提供从刮除器和过滤器到主存储器的回收通道。此回收通道被关闭，直到在料筒完全插入到建模器中时阀被转动为止。

现在对膜和层内清洁组件从料筒的伸出进行讨论，图37至46示出各种层内清洁组件，而图47和47A示出包括图3设备的实施例，其中没有清洁组件附装到膜。

图37和37A示出层内清洁组件的一个实施例的元件和操作。刷辊314在壳体320内绕轴线315轴向旋转安装。轴线315提供电机驱动臂310旋转连接到驱动电机312。电机驱动臂310以下述方式被分开驱动，以使清洁组件和膜伸出。

合适的辊刷314包括用于涂覆粘合剂或涂料的辊的合成马海毛刷。这些辊刷具有软毛和约3/16英寸长度的短纤维，以不损坏构建物并容易移除未固化构建材料。

辊刷随着膜一起伸出，并在图37A的箭头方向上缩回时，接触构建物的表面以移除多余的未固化构建材料。旋转的刷子以合适的速率与构建物的表面接触着旋转来移除多余的未固化构建材料，该速率通常在顺时针方向上约360rpm(每分钟转数)的范围中。在所示实施例中，提供压辊322以从清洁辊刷314移除多余的未固化构建材料。在弹簧322′的张力下抵靠清洁刷子保持的压辊连续挤压清洁刷子的纤维以移除构建材料(图37A)而返回到料筒。

多余的未固化构建材料经由壳体中的开口321从壳体320行进出去而到膜上，并且进入料筒中进行回收。当组件返回到料筒时，其如下结合图39至40E的实施例所述对UV曝光密封。

图38至38B示出对前面的图37和37A的辊刷314的替代方案。图38至38B的清洁组件是通过电机312′在偏心臂311上振动的直线振动刷子314′。提供片簧323′来辅助将清洁组件壳体320和直线振动刷子314′固定在料筒202中。图38示出伸出料筒外并在箭头方向上跨越像平面605和框架610行进以进行成像。图38A和38B示出偏心轮与电机312′和直线刷子314′的相对关系。

图39至40G示出本发明的清洁组件300的另一实施例，其中旋转刷子314以图37的辊刷的方式移除多余的未固化构建材料。代替使用压辊来从刷子移除多余的未固化构建材料，图39至40的实施例中一旦辊刷和壳体320完全缩回到料筒壳体中并密封，就以约5000rpm的高速顺时针旋转辊刷314。辊刷以从约3000到6000rpm或更大的充分高的rpm(正常约5000rpm)转动，以从刷子去除多余的未固化构建材料。壳体提供用于层内清洁组件的合适溅出防护件323、323′(图40F和40G)，并且用于使多余的未固化构建材料返回到料筒进行过滤和循环的壳体中的开口321′与图37的相比已经稍稍伸出。

所有这些实施例中的壳体320都绕其周边密封以防止光进入，并防止从刷子移除的构建材料污染料筒外的区域。图39示出密封防止光进入的弹性密封件320′，当杠杆臂335接合料筒壳体的内部上的凸轮表面337时，该密封件由杠杆臂335致动。喷溅防护件323(图40F)保护密封件320′不受从刷子去除的构建材料的影响。材料以约45度的角度从刷子去除。

图40A和40B示出撞击凸轮表面的杠杆臂。图40C和40D示出枢轴铰链339由杠杆臂335越过凸轮的运动致动，而升高支撑件341上的密封件320′来接合料筒壳体以提供光密封。应该注意到，盖子204的表面与位于327处(图40F)用于清洁组件的入口槽相邻地呈锥形，使得当刷子进入料筒时刷子不会碰到盖子而将其弄湿，否则UV源会固化被弄湿的盖子上的材料。刷子竖直定位，使得一旦刷子超出密封件320′并完全插入料筒中时，刷子就碰到盖子204。此布置意味着当刷子旋转时，刷子连续移除沉积在盖子上的材料，由此确保从刷子上清除下的未固化构建材料不会留在盖子上。

图40E和40F示出在高速旋转位置缩回到料筒壳体中的清洁组件。当构建材料聚集时，减小转速以停止去除构建材料，并且刷子至少来回运动一次以清除从刷子去除的构建材料，所述构建材料收集在由喷溅防护件323′(图40G)提供的靠右的开口中。如参考图40G所示，构建材料滴入料筒壳体上段中以流过阀而与从传送膜刮除的多余的未固化构建材料一起进入下段中的构建材料湿室中。枢轴铰链339接合“T”形两侧上的密封支撑件，以升高密封件而使其与料筒壳体盖子部分204接合，并且如图40G所示，当刷子壳体向左移动来清除从刷子去除的构建材料时，密封件保持抵靠盖子。

图41和46示出清洁组件300对电动臂310(图37至40)的附装。当将料筒插入桌面建模器中时，操作者将层内清洁组件经由可旋转机械杠杆臂316连接到电机驱动臂。杠杆臂316提供杠杆绕轴线330旋转的把手。轴线330从壳体320延伸并插入杠杆臂的开口中。当杠杆臂绕该轴线旋转时，杠杆臂中围绕轴线的弹性装配件334将壳体320与电动臂紧紧靠近。

有多个因素影响刷子的操作。无论选择直线运动还是旋转运动的刷子，刷子都应该撞击构建物的表面足够次数以移除足够的多余的未固化构建材料，并且应该从刷子清除构建材料，以不将材料重新沉积在构建表面上并且不污染料筒。期望尽可能快速地提供撞击以从构建物移除材料，并且同时且在单独的清除步骤之前，不会从刷子去除材料。撞击的快速程度通过经验确定。将材料保持在刷子上的力与该材料在构成刷子的纤维上的表面能成比例。对于较高的表面能，撞击速度通常比用于较低表面能的稍高。

对于旋转刷子，树脂上的离心力也是以rpm为单位的角速度和刷子直径的函数。对于直径1.25英寸的尼龙鬃毛刷子以及本文所述的构建材料，已经证明360rpm是清除的合适转速：不会太快而避免从刷子去除材料，而且不会太慢而无法高效清洁。

通常刷子会在左右两个方向上多次扫过构建表面。当如图所示向右运动时，旋转刷子顺时针旋转。当向左运动而重新伸出清洁组件时，旋转刷子逆时针运动。于是，旋转刷子与其简单地通过接触构建表面所自由旋转的方向相反地运动。

刷子组件跨越构建表面伸出和缩回的速率可以在特定极限内变化，尽管较快的速率一般会改善循环时间，而较慢的速率提供更好的清洁。扫过次数和速率的合适组合是以从约1到9英寸每秒的速率进行约1到5次扫过。

作为鬃毛尖端和构建表面之间的干涉量的刷子穿透量也有助于从构建表面移除多余的未固化构建材料。较高的穿透量更加有效，但是太高的穿透量可能损坏精细的构建表面。所示实施例具有约0.080英寸的穿透量。

应该注意到，上述参数根据构建阶段而稍稍不同。例如，当构建支撑件时，清洁侧(竖直)壁没有那么重要，刷子可以更慢地涂覆以从水平表面吸取大量的未固化材料。旋转刷子可以在与自由旋转相同的方向上以相同速度旋转。

为了在料筒内从刷子清除构建材料，越快越好。材料移除速率随着rpm的平方增大。3000rpm清除1.5英寸的刷子，而5000rpm将更快地清除相同的刷子。较小的刷子通常将需要稍高的rpm，并且如果机械旋转设备足够，可以实现超过6000rpm的速度。如果有大量的多余材料待从刷子清除，则将刷子缩回到料筒中并在扫过之间清除。如果仅有小量的材料，则可以完成用于清洁循环的扫过，并在UV灯曝光发生时将刷子缩回并清除。

图47和48示出一种替代布置，其中在传送膜上未设置单独的清洁组件，而将传送膜自身用于层内移除多余的未固化构建材料。图47和48示出的布置可以与例如图3的实施例一起使用。图48示出用于使传送膜伸出越过像平面组件的牵引电机312′以及用于释放真空和剪切力的电磁提升阀(solenoid poppet)313，通过所述真空和剪切力将传送膜保持在像平面605′上的合适位置。传送膜安装到拉条(未示出)而非清洁组件300(图2)上，并且当安装料筒时由操作者将拉条固定在牵引电机中。因为当传送表面完全缩回到料筒中时拉条延伸越过像平面，所以如果还选择固化后操作的选项，则本实施例可能生成具有人造拉条图像的构建物。代替清洁组件由拉条所连接到的传送膜402′的末端可以在图47中看到。

在操作中，在图47和48的实施例中，传送膜通过牵引电机伸出以将构建材料从料筒传送到像平面。施加真空来以下述方式将膜固定到像平面，并且将构建材料层成像到构建表面上。释放真空，并且电磁提升阀将膜的边缘向上推动以辅助将膜从像平面释放而缩回。膜缩回到料筒中，此时料筒从膜上刮除构建材料。然后可以按需要在各层之间或在构建过程的不同阶段以及在用于轻拍构建表面的没有构建材料的情况下多次伸出，以移除多余的未固化构建材料并将多余的构建材料返回到料筒。

现在转到对像平面组件以及清洁组件和传送膜与像平面的相互作用进行讨论，图49至55D提供了与这些特征相关的单独视图。图49提供了从总体在600处的本发明的像平面组件和总体在200处的料筒的左上侧的顶部立体图。料筒组件200包括壳体202，壳体202具有盖子204、上段220和下段250。像平面组件600包括像平面605和用于容纳和支撑像平面的框架610。通常由辐射透明玻璃构成图像平面。图像平面可以用足够牢固且对所选实体成像和固化辐射可透射的任何材料制成，以使得该设备能够工作用于其预期目的，所述材料包括各种塑料。

在图49中还示出了用于将层内清洁组件300从料筒拉回的电动臂310。应该认识到，在图3的实施例中没有此清洁组件，并且将使用拉条来附装到用于此目的的牵引电机，如上面结合图47和48所述的。

电动臂310具有安装到其上并与刷子(在此视图中未示出)接触的辊刷或直线刷子电机312，该刷子形成层内清洁组件300的一部分。电动臂310还安装有机械杠杆臂316，通过该杠杆臂316将层内清洁组件300安装到电动臂。

图49A是类似于图49的视图，并示出使层内清洁组件300和所附装的膜400从料筒200伸出越过图像平面605的电动臂310，所述膜400用构建材料410涂覆。本实施例中的层内清洁组件包括具有三个侧面的大体矩形且开放的壳体320，其左手侧通过机械臂316固定到电动臂310。壳体320容纳与辊刷旋转电机312成刷旋转接触的可旋转辊刷314。刷子314在一层构建材料已经在其上固化之后接触构建物，以通过与多余物的旋转接触来移除多余的未固化构建材料，所述多余物是可能在照射和UV固化之后留在构建表面上的未固化材料，其可能干扰构建物的精度。

辊刷壳体320与机械杠杆臂316相对地安装有用于构建材料的传送表面，该传送表面是辐射透明柔性膜400。图49A示出在与图像平面605相对的朝向上的表面上具有涂覆到其的构建材料的膜400。

可交替伸出和缩回的传送表面400是通常由一种或多种含氟聚合物树脂构成的柔性膜，所述聚合物例如聚丙烯、聚碳酸酯、氟化乙烯丙烯及其混合物和共聚物。包括特氟纶商标的膜的聚四氟乙烯(PTFE)膜是有用的，部分因为它们很好地将硬化树脂释放到构建表面。通常，该膜是非弹性的。与所使用的材料无关，可交替伸出和缩回的表面应该至少稍稍透明，从而其传输用于实体成像的足够辐射。如这里所使用的，在此上下文中使用的术语“透明”指允许足够辐射(例如UV或可见光)通过以实现固化构建材料的光聚合反应的任何合适材料。因为这些透明材料可能非常薄，所以该术语还包括半透明或局部透明材料。

构建材料410可以是多种用于实体成像的合适复合材料中的任一种，通常称为“树脂”，主要要求在于构建材料是可流动的。构建材料必须能够从料筒组件200的下段250泵送，而以合适厚度的层涂覆到膜400的表面。构建材料必须在曝光到预先选择的波长的实体成像辐射下时固化，应该很好地粘附到构建目标并在固化时容易从传送膜释放。构建材料包含UV和可见光辐射光引发剂，使得在其曝光到两种形式的辐射时固化，在其初始液体状态中主要通过可见光辐射固化，并且之后在绿色状态中主要通过UV辐射固化。在本发明的实践中用作构建材料的合适树脂包括2005年4月1日递交的题为“RadiationCurable Compositions Useful In Image Projection Systems”的美国专利申请序列号11/096,739，该申请的内容通过参考而整体包含于此。

图49B是类似于图49A的视图，并示出使层内清洁组件300和用构建材料涂覆的所附装构建材料传送膜从料筒壳体202完全伸出越过图像平面605，该图像平面605在此视图中被构建材料410挡住了。齿轮2000的一层二维图像从成像器接收，并向上反射通过图像平面605、通过传送膜400(图49)而到达传送膜的上表面上的构建材料层410。图像将二维图像的形状2001中的构建材料固化到构建物的湿表面上。

图49C相对于图49B的视图增加了其上安装有构建物2002的构建平台组件700。构建平台组件700将构建物在箭头所示的方向上降低以与传送表面400上的构建材料层410接触。当在新构建材料中照射图像2001时，图像在构建表面上固化，由此增加另一层并最终构建三维目标。

图49D示出升高到不与传送表面400接触的构建物2002，图像2001已经从该图像中含构建材料的膜400的区域固化到构建表面上，并且示出传送表面400和多余的未固化构建材料410与层内清洁组件300一起的缩回。计算机控制构建平台(图49C)将构建物升高到约1英寸的高度以使图像表面2001与辊刷314接触。电机312转动在图像表面2001处与构建物2002接触的刷子以移除任何未固化的构建材料。

图50、50A和50B是示出层内清洁组件300和传送膜400从其在料筒中的起点(图50)越过图像平面组件600(图50B)而到达相反端以将膜悬挂在图像平面上方(图50C)的行进的顺序视图。应该注意到图像平面框架610(图49)的相反两端倾斜以形成向下倾斜的表面620和622(图50、50A和50C)。

层内清洁组件300具有如图所示布置在其下表面和膜之间的弹性泡沫块305，从而当伸出而遇到图像平面框架时，泡沫接合斜表面620并向上压缩来将膜压靠在图像平面605上。在完全伸出到图像平面上方之后，泡沫块在斜表面622上膨胀以将膜向下推动到稍稍位于图像平面的表面下面，以在斜表面622上向下行进。该效果类似于张紧鼓头(drum head)，并且与如下所述施加真空一起确保了传送膜对图像平面的可靠装配。

用于涂覆组件300的电动臂310(图49)由电机309(图2)驱动。电机309是DC行星齿轮电机，其可以在驱动和倒转中承受相对较大的转矩而不减慢。电机驱动安装在延伸通过图像平面框架(未示出)的长度的导向件上的用于臂310的往复运动托架。在行进结束时，当膜和层内清洁组件位于图像平面支撑框架的最左边的向下倾斜边之上时，电机释放臂以施加真空并进行紧配合。

电机309不缩回膜和清洁组件，这是由托架(图23)致动缩回接触辊230和托架框架(图2)上的缩回电机524实现的。然而，由电机309在缩回时施加的小电动势帮助克服抵抗缩回的摩擦力。

图51和52是分别类似于图50B和50A的顺序视图，并示出构建平台组件700和构建物2002降低到完全伸出和涂覆的传送膜400上的合适位置以进行照射(图49C)，然后升高以进行传送膜的层内清洁以及缩回和重新涂覆(图49D)。如下面更详细讨论的，构建平台组件包括具有多个离散的不连续升高表面715的可移除且可更换的构建垫710、以及支撑和固定框架750的构建平台，这些表面作为用于固定构建物2002的构建支撑件。独立操作的升降支架901、1001分别附装到升降组件900、1000(图2)以升高和降低构建平台。对于没有清洁组件300和相关特征，图3的实施例的特征(包括构建平台、垫和升降机)同样可以在某些实施例中基本相似。

图53和54示出传送膜400附装到层内清洁组件300的一个实施例。膜被插入薄金属板夹紧装配件402中，通过该夹紧装配件将膜附装到层内清洁组件。该夹紧装配件可以与从夹子伸出的膜部分相邻地向下弯曲，以在需要时推动膜来与图像平面接触，而减少空气捕获在膜和平面之间的可能性。此弯曲对于图50至50B所示实施例应该不需要，因为弹性构建305可以用于此目的。

图像平面组件600(图2和3)在图55至55D中更充分示出，以示出对传送膜(在这些视图中未示出)施加真空的情况。图55示出位于框架610中的图像平面605，该框架610具有用于安装图像平面的孔630。框架610在每个内角处提供通道627以消除图像平面角部。通道628向图像平面的顶表面625施加真空(图55A、55B和55C)，以在成像期间并在将成像的构建物提升离开传送表面时消除空气并将传送膜保持在合适位置。在图像平面框架的竖直壁629的上表面611和图像平面605的上表面625之间有小间隙用于真空路径。

图55A至55C以剖视立体图(图55A)和剖视图(图55B和55C)更详细地示出真空通道，其中示出切入到壁629中的通道628，图像平面抵靠该壁629放置。水平延伸边629′支撑图像平面，使得该平面不会阻挡其和壁629之间的真空路径。边629′支撑图像平面，以在图像平面605的顶部和框架611的顶部之间产生从约0.001到0.005英寸的小偏移间隙，从而通过孔626(图55D)抽出的真空通过通道628并在传送膜下方行进，以将传送膜向下拉入图像平面的顶部和框架的顶部之间的间隙中。如果间隙太大，膜将在边缘处翘曲，以膜边缘和框架之间产生泄漏路径并减小真空。如果间隙太小，当构建物被提升时，膜可能无法充分粘附到图像平面。

在膜上抽出真空辅助移除不然会捕获在传送表面和平面板之间的空气，从而使传送表面和传送表面上的构建材料层尽可能平坦。抽出真空辅助还在成像期间并当构建物提升离开传送膜表面时将传送表面固定到平面板。之后，或者通过使用图3的实施例中的图48的电磁提升阀或者通过缩回清洁组件300(图2)，可以释放真空，使得传送表面可以克服用于缩回的平面处的剪切力。

位于图像平面支撑框架(图76)的底侧上的接头626提供了到合适真空泵的管道与真空通道628的连接点，该管道和泵都未示出。通常真空泵将位于安装到也未示出的建模器的电子壳体中。真空可以简单地通过提供真空卸放口来释放，尽管可能期望采取附加的步骤来克服在膜和图像平面处的刚性平面板之间形成的剪切力。可以提供使真空泵反向来提供正向气流，以帮助克服剪切力。

现在转到在图56至58中在700处示出的构建垫以及构建垫平台和框架组件，构建垫710是构建目标或部件可以附装到的表面。构建垫应该具有可粘附到初始构建支撑层的表面。为了便于将构建材料支撑件粘附到构建垫，构建垫可以包括从构建垫的平面表面伸出的多个结构715，这些结构限定了多个不连续的离散平面表面。在图56至58所示的构建垫的实施例中，这些从构建垫伸出的结构采取具有与构建垫的表面平行的平坦表面的截棱锥的形式，但是这些结构的形状可以是圆柱的顶部、矩形、方形、椭圆形，或者可以从构建垫的平面表面伸出以提供对构建部件支撑的任何其它形状。在构建垫用注塑成型塑料构造的情况下，这些结构的形状可以形成为从构建垫的表面以足够容易从注塑模具松开的非垂直角度伸出。玻璃构建垫可以用任何形状的充分固化成像结构构成，以提供用于初始化构建物的不连续平面。可以使用任何布置、尺寸和间距的形状，只要这些结构提供必要的支撑底座。

在图56至58的示出实施例中，截棱锥结构布置成间隔开约0.140英寸到约0.562英寸的栅格图案。一个有用实施例中的棱锥间隔开0.281英寸。截棱锥结构全都从构建垫的表面伸出约0.1英寸的单个预定距离。

在一个实施例中(图56、56A和56C)，构建垫示为支撑在框架卡扣附装件751中的透明垫，该附装件安装在地上的平坦构建平台750，该构建平台附装到升降支架901、1001，升降支架901、1001分别附装到一对升降臂900、1000(图2和3)。构建垫中的切口751′(图56B)为卡扣附装件751提供附装点。图56A提供了沿着图56C中的箭头穿过卡扣附装件和所示构建垫的一部分的水平截面，以示出与切口751′的接合。提供与用于设备的电子壳体128(图1)中的真空泵相连的真空软管753(图2和56)，从而在构建垫上抽出真空用于可靠附装到构建平台。

图57至57A示出不透明的一种替代构建垫，并且尽管具有如上所述的相似棱锥结构715′用于在垫的朝向构建物的一侧上的构建支撑件(图57A)，但这些附图的实施例在相反一侧上包括用于与地上的平坦构建平台接合的多个离散支撑结构714(图56)、真空孔711、以及绕周边用于可靠真空附装的泡沫密封件。支撑结构714构造成在允许绕垫的表面均匀抽出真空的同时提供支撑。如下面结合升降机所述的，在构建平台所附装到的升降机的初始压缩冲程上密封件压缩到与支撑结构的顶部平齐的点，由此设定密封件。

在图58中示出对图56的地上的平坦构建平台的另一替代。为构建垫提供具有铰链部分718的框架716，以移除和更换构建垫。在对一层成像之后，在此框架中采用的透明构建垫710通过构建垫提供对构建物的紫外(“UV”)固化。该实施例在图3中示出并且UV固化在下面讨论。

图59和60示出用于构建物2002的支撑结构。实体成像构建材料的一系列固化层的离散部分740(图59)可以由从构建垫伸出的这些结构715(图57中的715′)构建，该构建垫形成支撑结构的底座，构建物在该支撑结构上产生。从这些离散部分740，通过形成作为多个跨越离散部分的纵向构件而伸出的多层固化实体成像构建材料，构成格子748/749(图59和60)。纵向构件包括两系列平行构件748、749，这两系列构件交叉以形成与构建垫分离并平行的格子。两系列纵向构件的交叉可以成约90°角，从而产生方形栅格。

可以构建格子的栅格，使得其以45°的角度对角连接从构建垫的升高结构构建的离散部分，这在图60中示出。格子可以跨越用于构建部件支撑件的区域的范围，并可以延伸超出这样的区域几个像素以产生缓冲区，由此使得支撑件能够牢固粘附到栅格。从该格子，支撑件构造为作为与格子平面大体垂直的离散纵向间隔开的构件而伸出的多层固化实体成像构建材料。可以使用各种相同或不同的实体成像树脂来构造从构建垫伸出的支撑件和格子。除了将构建部件与构建垫分离以使得能够照射部件的所有表面，支撑件的使用还在构建更复杂的三维目标期间提供结构支撑。使用构建垫上的升高表面(从升高表面伸出格子和支撑件)使得二次或固化后组件能够使构建部件的所有表面(包括连接到构建垫的表面)无粘性地固化。

现在转到对升降组件及其操作的讨论，升降臂900、1000(图2和3)移动构建平台、垫，并由此移动构建物，以随着构建过程期间形成相继各层，而使构建物的表面与实体成像构建材料(一种可固化的光聚合物构建材料)接触，并在曝光之后脱离与该可固化的光聚合物构建材料的接触。为了使得构建平台能够向着图像平面和离开图像平面运动，通过图56所示升降支架901、1001将如图2和3所示的一系列独立z轴升降组件附装到构建平台。

在图61中示出升降组件。每个升降组件包括一个独立操作的步进电机1005或DC伺服电机，其与丝杠1007共同工作来实现所附装的构建平台沿着丝杠长度的运动。导向轴1009对所附装构建平台的运动导向。导向轴分别固定安装在设备内的上安装块1111和下安装块1113。步进电机安装到步进电机安装块1115中，该步进电机安装块1115可以沿着导向轴在上下安装块之间行进。丝杠在一端固定到上安装块，而丝杠的相反端具有未连接的浮动终点。构建平台可以通过一对支架901、1001(图56)连接到升降组件，这对支架从步进电机安装块伸出并附装到构建平台。

因为每个升降组件彼此独立运动，所以构建平台的位置必须在任何构建过程之前初始化，以确保构建平台平行于图像平面；否则，在整个构建垫上，在构建垫和图像平面之间可能无法实现均匀间距，这可能导致不均匀的层厚。此初始化通过升降组件的压缩行程实现。在此压缩行程期间，将构建平台降低到图像平面，直到构建垫与图像平面接触为止。当将构建垫压靠在图像平面上时，弹簧致动的柱塞1120与在丝杠的附装端处固定在每个升降组件的上安装块上的压缩开关1117配合来调整所施加的力。

在一个实施例中，柱塞在约22磅或约97.86牛顿的力下驱动压缩开关1117。还可以与压缩开关相邻地设置归位开关1116以指示构建平台已经到达其最上方的位置。压缩行程可以进一步用于设定上面结合图57所述的真空密封件或者检测甚至是否有构建垫。可以监控压缩行程的表现，并且利用对元件相对位置的至少接近的近似，如果升降组件能够将构建平台移动得比应该可能的更远，则可以知道没有构建垫。

在初始化平台和垫之后，以支撑件开始，构建物可以行进。如图62所示，当升降组件使构建表面接近膜上的成像材料层时，期望倾斜构建表面，使得一端在另一端之前接合图像材料。然后可以将构建物带到图像材料层中的水平。向下的倾斜有助于消除构建材料层之间的气泡或空穴。之后，新的构建材料层利用来自成像光源的辐射成像，以将该层固化到构建表面上，如图62中的箭头所示。

应该认识到，向下倾斜动作可以以左或右升降机首先向下运动开始，并且在构建期间向下倾斜可以在左右升降机之间交替，以抵消利用一个或另一个升降机启动倾斜之间出现的细微差别。

一旦由成像器固化树脂层，就可以如图63所示将构建目标与传送膜分离。升降组件使构建平台运动离开图像平面，使得膜能够在箭头方向上返回到料筒以移除和过滤涂覆膜上残留的任何树脂。在或者层内清洁组件300(图2)或者传送表面在没有构建材料的情况下伸出的情况下(图3)，可以启动用于移除多余的未固化构建材料的去涂覆过程。可以进一步执行下述成像后UV固化，以在使传送膜重新伸出并用增加到构建目标上的另一层重新涂覆构建物之前硬化树脂。

为了避免在增加层之后由于构建目标粘附到传送膜而在构建部件上引起的不适当的应力，升降组件可以用于通过增加剥离动作来帮助构建目标与涂覆膜的分离。这对于具有较大横截面的部件特别重要。正如同如图62所示那样升降组件可以独立操作来产生向下倾斜以消除构建材料层之间的气泡或空穴，升降组件可以独立操作来在完成图62的初次固化时产生如图63所示的向上倾斜。此向上倾斜用于破坏传送膜和构建材料之间产生的吸引力，由此减小分离构建部件与刀片所需的力并减小对构建物的特征施加应力或破坏特征的机会。向上倾斜步骤可以包括将构建平台水平移动，以避免构建特征由于独立升降组件的非同步运动而导致的扭曲、弯曲或撕破。

向下倾斜动作可以以左或右升降机首先向上运动而开始，并且在构建期间向上倾斜可以在左右升降机之间交替，以抵消利用一个或另一个升降机启动倾斜之间出现的细微差别。

通过使构建平台在对应于倾斜的方向上横向运动，使整个构建目标旋转而非可能产生剪切力的简单地升高一侧。升降设备需要移动的水平距离等于升降机之一运动来实现倾斜的竖直距离乘以构建部件的高度，再除以升降机之间的距离。例如，如果左升降机向上运动距离D来开始具有高度H的部件的释放过程，并且两个升降机分开距离W，则构建平台应该向右移动距离d＝D·H/W。理想地，两个运动的加速度应该匹配。当部件向下运动回来以接合所涂覆的膜时，可以相反地执行移动升降机及由此移动构建部件的相同动作。

或者，可以代替附装到构建平台的升降机来移动膜以实现相同旋转。因为膜可以自然地或由于真空保持而粘附到图像平面，所以当将部件从涂覆器拉开时，涂覆膜和图像平面两者都可以在图像平面中运动。

现在转到本发明的辐射组件，并具体对于成像器1100的辐射组件，图64至64B示出分解成像器对准壳体。成像器1100可以是定制UV投射仪或激光系统或者商业上可购得的数字光处理(DLP)投射仪，其具有改进的光学器件以显示未过滤的UV-A和可见光波长，具有基于柔性传送成像系统的布置建立的期望焦距，以及基于所使用的构建材料调节的光强。其它可用的成像器包括液晶显示(LCD)投射仪、硅上液晶(LCoS)投射仪、以及发光二极管(LED)投射仪，该LED投射仪类似于LCD投射仪但使用亮LED用于光源来代替电弧灯。还可以使用专门为UV制成的DLP投射仪，但可能需要修改构建材料来完全利用该投射仪。还可以在具有转移透镜的投射仪中使用仅用于UV的LED的成像器阵列或者等离子阵列。可以使用具有可见光和UV或者仅具有UV的传统CRT投射仪。

在一个具体实施例中，成像器是具有灯和九元件投射透镜的DLP投射仪，其利用来自灯的辐射在适合实体成像的光谱范围(包括从350到450nm)上，在9英寸乘以6.75英寸的图像面积上以400mm的投射距离聚焦成像。DLP投射仪可以包括UV/IR滤光器以从灯中去除在期望光谱范围之外的辐射。可以使用照射透镜将来自灯的辐射均匀分布到整个成像元件上。还可以设置与灯和照射透镜互连的UV增强灯管、以及与照射透镜和成像元件定向辐射连通的UV增强镜子。

因为成像器具有与构建垫的尺寸相对应的具体焦距，并且较大的构建物由此需要较大的焦距，所以较大的构建物将需要相应较大的实体成像设备。或者，提供如图65和66所示的一系列镜子1405、1407或者如图3所示的镜子组件1399，以将投射的光反射到图像平面上较小框架内，从而在保持较大焦距的同时在设备中有效“弯曲”所投射的光。

图像对准通常将在发运到用户之间已经实现，从而本发明设备的用户所要做的只是移除用完的成像器并用一个新的进行更换以获得对准的图像。图像对准在用户购买成像器之前使用成像器对准夹具和如下所述的对准过程实现。

成像器通常具有框架1109、1107，成像器元件固定到该框架中，该框架具有与对准夹具1105中的插座1105′(图64)相对应的对准构件1106(图64A)。插座可以包含粘合剂以将框架可靠固定到对准夹具的合适位置。在图64至64B中示出对准夹具1105的一个实施例，其具有三个这样的框架对准构件1106并具有对准夹具插座1105′。

成像器对准夹具然后可以被精确对准并互锁而装配在位于实体成像设备(图2和3)上的相应对准夹具1102内。相应对准夹具之间的连接可以是成像器对准夹具上的一个或多个舌部对应于设备夹具中的一个或多个凹槽。容纳成像器1100和相关对准夹具1105的壳体1109、1109′和1107还包括用于排出成像器产生的热的通风孔。

因此，为了在发运到用户之前对准和聚焦成像器，成像对准夹具应该精确定位，目标应该成像在目标和成像器之间的固定距离处，并且成像器的位置应该相应调节，以使得图像精确定位在目标上，成像器应该聚焦，然后应该将对准夹具固定到调节好的成像器。为了对准此系统中的成像器，目标夹具可以代替构建垫布置在图像平面上，并且该夹具可以通过调节构建垫支撑框架来进行调节。之后，由用户插入其相应支撑框架中的构建垫将与成像器对准。

一旦成像器被对准，并且在发运到用户之前，可以相对于构建物中边界的预定固化阈值对成像器进行图像中任何像素的灰度的表征。灰度调节在2006年8月29日递交的题为“Improved Wall Smoothness”的共同待审且共同拥有的美国专利申请No.11/468,090中描述，该申请的内容通过参考而整体包含于此。

一种替代但较低效的改善构建物边界的方法(不一定具有相同的结果)是多次成像构建材料层，将图像在子像素范围中移动以在构建物的边界处实现更好的分辨率，如2005年4月1日递交的题为“EdgeSmoothness with Low Resolution Projected Images for Use in SolidImaging”的共同待审且共同拥有的美国专利申请No.11/096,748中所述的，该申请的内容通过参考而整体包含于此。

现在转到对本发明的附加辐射组件的讨论，这些组件用于二次固化以进一步反应和干燥构建层，图65和66示意性示出高强度UV灯组件1500和成像器1100。一对镜子1405和1407形成位于UV屏蔽件1400(图2)之后的桌面建模器内的镜子组件，从而以紧凑格式将图像传输到图像平面。镜子1405固定安装在桌面建模器内，而镜子1407可往复运动地安装以提供轨道轮1409而来回运动。

镜子1405大体定位成与竖直方向成约30度的角度，并且镜子1407大体定位成与竖直方向成约60度的角度。镜子1407可往复运动地安装，以用于在伸出时(图65)照射图像平面组件600，并在缩回时(图66)通过高强度UV组件1500照射图像平面组件。用于监控强度的参考光电二极管1401(图2)可用于根据成像器的使用时间进行工艺调节，并用于监控高强度UV源的表现，这两者都可以有用地位于UV屏蔽件1400中。

诸如上述光电二极管之类的UV传感器/灯泡劣化指示器主要用于调节曝光时间以实现不变的曝光。因为成像器和高强度UV灯泡的光强可能随着成像器的老化而减弱，所以当成像器的强度需要增大以抵消任何劣化或者最终灯成像器或高强度灯泡需要更换时，UV传感器/灯泡劣化指示器还可以发出信号。

投射图像的强度可以相对于从0到255的从黑到白的灰度进行测量和表征。在一个位置处测量灰度，并且可以在从角到角跨越图像平面成对角以及跨越图像平面水平和竖直选择的16个不同位置处进行强度测量。

高强度UV灯组件1500包括拉出壳体框架1501(图2)，该框架可以容易地插入桌面建模器并从其移除以按需要更换。高强度UV灯泡1502和抛物面反射器1503位于该框架内，该灯泡的强度能够穿过每个单独层到前面构建的层来固化构建物，在所示实施例中通常约600瓦。对于高强度UV源，通常不需要透明构建垫来实现穿过构建物的固化。在每层开始由成像器1100固化并由层内清洁组件300(图2)清洁之后施加高强度UV。高强度UV源提供了产生无粘性且充分反应的构建物的最后固化。

穿过构建物的固化是可用的UV能量及穿过一层固化并在构建物的背侧上获得无粘性条件所花的时间的函数，该背侧是附装到构建垫上支撑件的那一侧。一般而言，可以通过施加80mW/cm²的UV-A达约8秒(即约0.64J/cm²)而利用具有相对较高光敏感度的构建材料获得。越不敏感的构建材料可能需要越多，所以根据具体构建材料的需求，可用的UV-A的范围是从约0.5到3J/cm²。在图67A所示反射器中具有600瓦输入功率的中压水银电弧灯可以在9×6.75英寸(即392cm²)的构建面积上实现80mW/cm²，这是对约31瓦的UV-A的总利用率。

单独的灯可以更加高效或低效，并且本发明可以根据操作者希望加快或减慢固化速率而以更大或更小的UV-A实现。例如，水银电弧灯可以具有低到约300瓦的较小功率或高达几千瓦的较大功率。这些源可以在实际的时间和冷却极限以及使用范围内使用。较高功率的系统可能无法与办公室用的桌面建模器兼容使用。

应该认识到可以使用包括还提供可见光或其它辐射的各种其它UV源，包括如上所述的成像器，只要该成像器或其它源提供足够的UV以获得构建物的后固化，如上所述。

现在转到对在图67至68中更详细示出的往复运动镜子1407的操作的讨论，图67示出安装在用于往复运动镜子1407的壳体盒框架1400、1402顶部上的图像平面组件600。最右边的带齿橡胶辊轮1410接合摩擦轨道1412以使镜子缩回和伸出。有两个这样的辊和轨道，一组在往复运动镜子1407的左侧，一组在右侧。在图67中，镜子完全伸出以对图像平面组件成像。在图67A中，镜子被缩回，将图像平面暴露到下面的UV灯1502和抛物面反射器1503。辊轮由电机1425(图2和68)驱动，该电机是与用于伸出传送膜和层内清洁组件的电机相似的DC行星齿轮电机。

UV灯泡可以产生大量的热，该UV灯泡在设备使用期间通常一直打开，因为其无法立即关闭和打开。灯泡的表面可以接近1000华氏度或更高，而灯罩的表面可以达到200华氏度或更高。该设备设有多个冷却通道和风扇(如图2在1600处示出一个实施例)用于强制空气冷却，以去除多余的热量，并且如果需要还可以设有用于进入空气的灰尘过滤器和用于气味控制的炭过滤器。

例如，灰尘过滤器可以设置在设备的通风壳体底板上，如图3的底板134′所示。将空气通过壳体底板中的灰尘过滤器拉入的合适定位的进气风扇可以排入到镜子盒框架1402中和UV盒框架1500、1501(图67B)之后。风扇可以位于UV盒内以将从进气风扇接收的空气绕着抛物面反射器1503(图65)吹入镜子盒框架1400、1402(图67)中。镜子盒框架应该开口以排出到周围的壳体，由此退出壳体。可用于此目的的排气风扇和用于气味控制的炭过滤器可以位于壳体后部处。

图67B示出缩回镜子1407以及用于镜子框架盒1415的支撑件1413和对应于轮1410(图67A)的最左边的带齿橡胶轮1409的更详细视图。镜子在支撑件1413中位于在镜子框架1402顶部可往复运动安装在框架1411中的盒框架元件1415的顶部上。穿过带齿轮1409的截面示出了与电机M(图2中的元件1425)的电连接以及摩擦轨道1416、镜子1407和镜子支撑框架1413的关系。

包括相似的一对镜子的替代固定镜子组件1399在图3中示出。在图3的替代布置中，镜子组件1399的镜子固定成与图2和65相似的角度，并且因为没有单独的UV源位于镜子下方而不可缩回来进行往复运动操作。相反，用于后固化的UV(如果有的话)穿过图像平面由成像器经由镜子和附加的UV源、如下结合上面的图3所述的卤灯组件1500′和罩组件1500″提供。

图69示出卤灯组件1500′。卤灯组件在步进电机和导杆升降机1501′上行进，从而以约100瓦的稍低强度向构建物的竖直定向表面提供UV辐射。容纳在框架1503′中的UV灯泡1502′以UV辐射围绕构建物的竖直表面。

图70示出罩组件1500″，该罩组件1500″包括安装到框架1503′(以分解视图示出)的约100瓦的UV灯泡1502′，该框架具有用于通过透明构建垫(图58)向支撑件和初始构建层提供UV辐射的杠杆臂和电机组件1504″(也以分解视图示出)。

已经具体参考优选实施例描述了本发明。但是，可以在由所附权利要求限定的如前面说明书中所述的本发明的精神和范围内进行变化。

Claims

1.一种用于分层产生构建物的实体成像设备，所述设备包括：

a)图像平面组件，所述图像平面组件包括对实体成像辐射透明的刚性表面；

b)在所述透明刚性表面的一侧与所述透明刚性表面相邻的构建平台，用于在其上接收构建垫并支撑构建物，所述构建平台相对于所述透明刚性表面可升降地布置；

c)至少一个实体成像辐射源，用于照射与所述构建平台相对的所述透明刚性表面；

d)用于使所述构建平台相对于所述透明刚性表面运动的升降机；

e)料筒，所述料筒包括：

(i)料筒壳体；

(ii)容纳在所述料筒壳体中的实体成像设备构建材料源；和

(iii)容纳在所述料筒壳体中的可伸出和缩回的往复运动传送表面，所述传送表面对实体成像辐射透明，用于将构建材料从所述构建材料源分层传送到所述构建平台和所述透明刚性表面之间的所述图像平面，其中所述升降机使支撑构建物和构建垫的所述构建平台运动来与所述传送表面上的构建材料进入和脱离实体成像接触，以从所述至少一个实体成像辐射源通过所述刚性表面和所述传送表面进行照射；以及

f)与所述设备控制连通的控制器，由此将构建物用实体成像构建材料层交替涂覆和成像。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个实体成像辐射源包括从以下组中选择的成像器源，所述组包括激光器扫描仪、紫外投射仪、液晶显示投射仪、发光二极管投射仪、硅上液晶投射仪、数字光处理投射仪、以及这些投射仪中一种或多种的组合。

3.如权利要求2所述的设备，还包括用于所述成像器的支撑框架，并且其中所述成像器包括成像器壳体，所述支撑框架和所述成像器壳体具有对应的对准夹具，由此将所述成像器成像对准以成像构建物。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述料筒还包括可伸出和缩回的清洁组件，所述清洁组件用于从构建表面移除多余的未固化构建材料，所述清洁组件在所述传送表面的引导端附装到所述传送表面。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述清洁组件包括容纳在刷子壳体中的可旋转刷子。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述刷子壳体还包括用于将所述清洁组件密封在所述料筒壳体内的一个或多个密封件，由此基本防止辐射进入和构建材料出去。

7.如权利要求4所述的设备，还包括足以提供构建物二次固化的至少一个紫外(UV)辐射源。

8.如权利要求7所述的设备，其中足以提供构建物二次固化的所述UV辐射源提供从约0.5到3J/cm²的功率。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述构建平台和构建垫允许紫外辐射到达构建物，并且所述设备还包括用于构建物的竖直表面的二次固化的至少一个紫外辐射卤素源、以及用于从所述图像平面与所述平台相对定位的构建物的二次固化的紫外辐射罩源。

10.如权利要求1所述的设备，还包括用于交叠来自所述成像源的图像以照射所述透明刚性表面的镜子。

11.如权利要求1所述的设备，还包括用于交叠来自所述成像源的图像以照射所述透明刚性表面的一对镜子，所述一对镜子中的一个接收来自所述成像器的图像并将所述图像传输到另一个镜子，所述另一个镜子传输所述图像以照射所述透明刚性表面。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述另一个镜子是往复运动镜子。

13.如权利要求1所述的设备，还包括在所述传送表面和所述透明刚性表面之间真空连通的真空源。

14.如权利要求1所述的设备，还包括与所述构建平台真空连通以将构建垫保持在所述构建平台上的真空源。

15.如权利要求1所述的设备，其中所述升降机包括位于所述构建平台的至少两侧上的独立驱动器。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述升降机还包括用于调节所述构建平台以与所述透明刚性表面平行的压缩开关。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述升降机还包括用于指示所述构建平台已经到达其最上方极限的归位开关。

18.如权利要求1所述的设备，还包括用于所述图像平面组件、辐射源、构建平台和料筒的壳体。

19.如权利要求1所述的设备，其中所述透明刚性表面是具有上表面和下表面的玻璃板，并且所述图像平面组件还包括用于所述玻璃板的具有上表面和下表面的支撑框架，所述玻璃板支撑框架包括用于从真空源真空连通到所述玻璃板的上表面的真空路径，所述框架将所述玻璃板的所述上表面支撑在所述框架的所述上表面的足以保持所述传送表面的下方。

20.如权利要求19所述的设备，其中所述框架在其相反两端处包括用于接合所述传送表面的斜面。

21.如权利要求1所述的设备，还包括用于将所述传送表面从所述料筒伸出的电机和用于缩回所述传送表面的电机。

22.如权利要求21所述的设备，其中所述传送表面包括与所述传送表面的引导边缘相连的拉条，并且所述设备还包括用于通过拉动所述拉条跨越所述透明刚性表面而使所述传送表面伸出的牵引器、以及用于将所述传送表面提升离开所述透明刚性表面的电磁提升阀。

23.一种实体成像以产生三维目标的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将一层实体成像构建材料从构建材料源传送到图像平面；

b)使构建表面与所述构建材料层接触；

c)在所述图像平面中使所述层成像以将所述层的成像部分固化到所述构建表面上；

d)将留在所述传送表面上的未固化构建材料返回到构建材料源；以及

e)重复步骤a)至d)以产生三维目标。

24.如权利要求23所述的方法，还包括在使所述层成像并用紫外光照射所成像的层之后从所述构建表面移除多余的未固化构建材料的步骤。

25.如权利要求23所述的方法，其中使构建表面与构建材料层接触的步骤包括在接近所述层时使所述构建物倾斜，并且所述方法还包括在使所述层成像之后倾斜并移除所述构建物的步骤。